• International Journal of Advanced Culture Technology
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• 제11권4호
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• pp.74-80
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• 2023

Currently, hardware companies such as Oculus, Samsung, and HTC are producing virtual reality devices, and game software development companies are developing or servicing VR games using these devices. Accordingly, the VR game market is expected to continue to grow in the future. However, in order for the VR game market to become active, various problems raised during game development and service must be resolved. This paper investigates solutions to problems raised during the development and service of VR games, such as cyber sickness, risk of injury due to environmental restrictions during play, and reconnection induction problems. Cybersickness can be alleviated by utilizing multiple GPUs for each display processing to achieve higher frame rates and optimizing play space design. Environmental constraints during play can be mitigated by optimizing space design, and the problem of inducing reconnection can be solved by continuously providing the motivation and purpose used in existing game methods. Through this, we were able to apply it to develop VR content that can be played continuously.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제11권10호
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• pp.333-344
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• 2022

컨테이너 기반 클라우드 환경은 다수의 컨테이너가 GPU(Graphic Processing Unit)를 공유할 수 있으며, GPU 공유는 GPU 자원의 유휴 시간을 최소화하고 자원 사용률을 향상할 수 있다. 하지만, GPU는 전통적으로 클라우드 환경에서 CPU, 메모리와는 다르게 컴퓨팅 자원을 논리적으로 다중화하고 사용자에게 자원 일부를 격리된 형태로 제공할 수 없다. 또한, 컨테이너는 GPU 작업을 실행할 때만 GPU 자원을 점유하며, 각 컨테이너의 GPU 작업 실행 시점이나 작업 규모를 미리 알 수 없기 때문에 자원 사용량 또한 미리 알 수 없다. 컨테이너가 GPU 자원을 임의의 시점에 제한없이 사용한다는 특징은 다수의 컨테이너가 GPU 작업을 동시에 실행하는 환경에서 자원 경쟁 상태 관리를 매우 어렵게 만들며, GPU 작업은 대부분 GPU 내부에서 블랙박스 형태로 처리되기 때문에 GPU 작업이 실행된 이후에는 GPU 자원 경쟁을 방지하는데 제한적이다. 본 논문에서는 다수의 컨테이너가 GPU 작업을 동시에 실행할 때 자원 경쟁으로 인해 발생하는 성능 저하를 방지하기 위한 컨테이너 관리기법을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 실험을 통해 다수의 컨테이너가 GPU 작업을 동시에 실행할 때 자원 경쟁으로 인한 성능 저하 문제를 분석하고 제안하는 컨테이너 관리기법의 효율성을 증명한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1177-1186
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• 2014

컴퓨터생성홀로그램은 수학적으로 모델링된 광학적인 현상을 컴퓨터로 연산한 것이다. 이때 방대한 량의 연산이 필요하기 때문에 실시간으로 고해상도의 홀로그램을 얻기 위해서는 고속 기법이 필요하다. 본 논문에서는 CGH를 위한 두 가지 병렬화를 제안한다. 첫 번째는 GPU 내에서 CGH 알고리즘을 병렬화하는 것이고, 두 번째는 다수의 GPU를 위한 병렬화이다. 제안한 알고리즘 구조는 CUDA를 이용하여 GTX780 Ti GPU에 구현하였다. 약 10K의 입체 정보를 이용하여 $1,024{\times}1,024$의 컬러 홀로그램을 생성하는데 약 106ms가 소요된다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제8권1호
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• pp.159-174
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• 2012

This paper presents a study on a high-performance design for a block cipher algorithm implemented on modern many-core graphics processing units (GPUs). The recent emergence of VLSI technology makes it feasible to fabricate multiple processing cores on a single chip and enables general-purpose computation on a GPU (GPGPU). The GPU strategy offers significant performance improvements for all-purpose computation and can be used to support a broad variety of applications, including cryptography. We have proposed an efficient implementation of the encryption/decryption operations of a block cipher algorithm, SEED, on off-the-shelf NVIDIA many-core graphics processors. In a thorough experiment, we achieved high performance that is capable of supporting a high network speed of up to 9.5 Gbps on an NVIDIA GTX285 system (which has 240 processing cores). Our implementation provides up to 4.75 times higher performance in terms of encoding and decoding throughput as compared to the Intel 8-core system.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.99-105
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• 2021

오늘날 멀티코어 프로세서, 시스템 반도체, 그래픽처리장치를 막론하고 그것을 구성하는 기본 단위 또는 필수적으로 투입되는 CPU의 기본단위는 수퍼스칼라 프로세서이다. 따라서, 고성능의 비순차실행 수퍼스칼라 프로세서가 채택되어야만 위에서 거론된 시스템의 성능을 극대화할 수 있다. 수퍼스칼라 프로세서는 완전한 파이프라인 방식으로 재배열버퍼와 예약스테이션을 이용하여 명령어를 동적 스케줄링 함으로써, 매 싸이클 당 복수 개의 명령어를 인출, 발행, 실행 및 기록한다. 본 논문에서는 예측실행 기능이 있는 완전한 파이프라인 방식의 비순차실행 수퍼스칼라 프로세서를 VHDL로 설계하고, GHDL로 검증하였다. 모의실험 결과, ARM 명령어로 구성된 프로그램에 대한 연산을 성공적으로 수행할 수 있었다.

• 방송공학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.509-518
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• 2017

GPU를 탑재한 여러 대의 PC를 클러스터(서버-클라이언트 구조)로 구성함으로써 고해상도 디지털 홀로그램을 고속으로 생성할 수 있다. 그러나, 비디오 홀로그램의 경우, PC 사이의 데이터 전송 시간이 프레임 수에 비례하여 선형적으로 증가하기 때문에 비디오 홀로그램을 고속 생성하는 데 있어 큰 걸림돌이 된다. 본 논문에서는 이러한 데이터 전송 시간의 증가를 해결하기 위해 멀티쓰레드를 활용하는 방법을 제안한다. 기본적으로 각 클라이언트 PC에서의 홀로그램 생성은 서버로부터 광원 정보 획득, GPU를 이용한 CGH 연산, 서버로의 결과 전송의 과정으로 이루어지는데, 각 과정을 순차적으로 하지 않고 멀티쓰레딩을 통해 병렬로 수행함으로써 전체 홀로그램 생성 시간에서 데이터 전송 시간의 비율을 크게 줄일 수 있다. 실험을 통해, 150 프레임을 가지는 고해상도 비디오 홀로그램을 생성하는 시간을 약 30% 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.281-288
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• 2018

본 논문에서는 쿠다(CUDA)를 사용하여 GPU 리소스를 분배하는 지능형 얼굴 인식 및 트래킹 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 GPU 리소스를 최적의 상태로 분배하는 GPU 할당 알고리즘, 딥러닝을 이용한 얼굴 영역 검출, 딥러닝을 이용한 얼굴 인식, 실시간 얼굴 트래킹, PTZ 카메라 제어 등의 5단계로 구성되어진다. 멀티 GPU 리소스를 최적의 상태로 분배하는 GPU 할당 알고리즘은 고정적으로 스레드에 GPU를 할당하는 방식과 달리 GPU의 활성화 정도에 따라 유동적으로 GPU 리소스를 분배한다. 따라서 안정적이고 효율적인 멀티 GPU 사용을 가능하게 하는 특징이 있다. 제안된 시스템에 대한 성능을 평가하기 위하여 리소스 분배를 하지 않은 시스템과 제안한 시스템을 비교한 결과, 리소스를 분배하지 않은 시스템은 불안정한 동작을 보이는 반면에 제안한 시스템에서는 안정적으로 구동됨으로서 효율적인 리소스 사용을 보였다. 따라서 제안된 시스템의 효용성이 입증되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.485-490
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• 2017

본 논문에서는 그래픽 프로세서를 이용하여 고속으로 해무를 제거하는 기술을 제안한다. 이 기술은 호스트 프로세서(CPU)와 병렬처리가 가능한 여러 개의 그래픽 프로세서를 이용하여 입력영상에서 해무를 제거하는 것이다. 해무를 제거하는 과정 중에서 다크 채널 추출, 최대 밝기 채널 추출, 전달량 계산은 호스트 프로세서에서 수행하고, 양방향 필터를 적용하여 전달량을 정제하는 과정을 그래픽 프로세서를 기반으로 병렬처리하여 연산속도를 높였다. 제안한 병렬처리 기법의 검증을 위해 NVIDIA사의 GTX 1070 GPU를 3개를 사용하여 검증환경을 구성하였다. 구현결과 하나의 그래픽 프로세서로 구현하였을 때는 평균 140ms가 소요되고, OpenMP와 다중 GPGPU를 이용하여 구현하였을 때 26ms 소요되었다. 본 논문에서 제안하는 그래픽 프로세서 기반의 병렬연산 해무제거 기술은 선박의 안전항해, 항만 관제 분야에 사용될 수 있을 것이다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제2권2호
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• pp.113-118
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• 2013

현재 개발된 GPU 가상화 기술은 모두 미세한 시분할 기법에 의한 스케줄링을 사용하기 때문에 어플리케이션 실행을 위한 오버헤드를 필요 이상으로 유발한다. 또한 이들은 가상 머신 모니터에 GPU 컴퓨팅 API를 포함하고 있어서, 가상 머신 모니터의 이식성이 약하다. 본 논문에서는 이질적 컴퓨팅 시스템에서 바이오 어플리케이션에 최적화된 GPU 가상화 기술을 제안하며, 공개 소스 Xen을 사용하여 개발하였다. 우리가 제안하는 방법은 가상 머신 간의 GPU 공유를 시분할에 의존하지 않는다. 대신에 하나의 가상 머신이 GPU를 할당 받으면 그 가상 머신이 어플리케이션을 종료할 때까지 GPU를 사용하도록 허용한다. 이렇게 하여 바이오 어플리케이션의 성능을 향상시키고 GPU의 활용률을 높인다. GPU 가상화의 이식성을 높이기 위해 하드웨어가 지원하는 IOMMU 가상화를 이용하여 GPU에 대한 직접 접근 통로를 제공한다. 미생물 유전체 분석 어플리케이션을 대상으로 성능을 분석한 결과, 본 연구에서 제안하는 직접 통로 방식에 의한 GPU 가상화는 Domain0를 통한 접근에 비해 오버헤드가 적었다. 또한 직접 접근 방식에 의한 가상 머신의 GPU 접근은, 비가상화된 머신과 거의 성능의 차이가 없었다.

• 지능정보연구
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• 제24권1호
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• pp.205-225
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• 2018

Convolutional Neural Network (ConvNet)은 시각적 특징의 계층 구조를 분석하고 학습할 수 있는 대표적인 심층 신경망이다. 첫 번째 신경망 모델인 Neocognitron은 80 년대에 처음 소개되었다. 당시 신경망은 대규모 데이터 집합과 계산 능력이 부족하여 학계와 산업계에서 널리 사용되지 않았다. 그러나 2012년 Krizhevsky는 ImageNet ILSVRC (Large Scale Visual Recognition Challenge) 에서 심층 신경망을 사용하여 시각적 인식 문제를 획기적으로 해결하였고 그로 인해 신경망에 대한 사람들의 관심을 다시 불러 일으켰다. 이미지넷 첼린지에서 제공하는 다양한 이미지 데이터와 병렬 컴퓨팅 하드웨어 (GPU)의 발전이 Krizhevsky의 승리의 주요 요인이었다. 그러므로 최근의 딥 컨볼루션 신경망의 성공을 병렬계산을 위한 GPU의 출현과 더불어 ImageNet과 같은 대규모 이미지 데이터의 가용성으로 정의 할 수 있다. 그러나 이러한 요소는 많은 도메인에서 병목 현상이 될 수 있다. 대부분의 도메인에서 ConvNet을 교육하기 위해 대규모 데이터를 수집하려면 많은 노력이 필요하다. 대규모 데이터를 보유하고 있어도 처음부터 ConvNet을 교육하려면 많은 자원과 시간이 소요된다. 이와 같은 문제점은 전이 학습을 사용하면 해결할 수 있다. 전이 학습은 지식을 원본 도메인에서 새 도메인으로 전이하는 방법이다. 전이학습에는 주요한 두 가지 케이스가 있다. 첫 번째는 고정된 특징점 추출기로서의 ConvNet이고, 두번째는 새 데이터에서 ConvNet을 fine-tuning 하는 것이다. 첫 번째 경우, 사전 훈련 된 ConvNet (예: ImageNet)을 사용하여 ConvNet을 통해 이미지의 피드포워드 활성화를 계산하고 특정 레이어에서 활성화 특징점을 추출한다. 두 번째 경우에는 새 데이터에서 ConvNet 분류기를 교체하고 재교육을 한 후에 사전 훈련된 네트워크의 가중치를 백프로퍼게이션으로 fine-tuning 한다. 이 논문에서는 고정된 특징점 추출기를 여러 개의 ConvNet 레이어를 사용하는 것에 중점을 두었다. 그러나 여러 ConvNet 레이어에서 직접 추출된 차원적 복잡성을 가진 특징점을 적용하는 것은 여전히 어려운 문제이다. 우리는 여러 ConvNet 레이어에서 추출한 특징점이 이미지의 다른 특성을 처리한다는 것을 발견했다. 즉, 여러 ConvNet 레이어의 최적의 조합을 찾으면 더 나은 특징점을 얻을 수 있다. 위의 발견을 토대로 이 논문에서는 단일 ConvNet 계층의 특징점 대신에 전이 학습을 위해 여러 ConvNet 계층의 특징점을 사용하도록 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 크게 세단계로 이루어져 있다. 먼저 이미지 데이터셋의 이미지를 ConvNet의 입력으로 넣으면 해당 이미지가 사전 훈련된 AlexNet으로 피드포워드 되고 3개의 fully-connected 레이어의 활성화 틀징점이 추출된다. 둘째, 3개의 ConvNet 레이어의 활성화 특징점을 연결하여 여러 개의 ConvNet 레이어의 특징점을 얻는다. 레이어의 활성화 특징점을 연결을 하는 이유는 더 많은 이미지 정보를 얻기 위해서이다. 동일한 이미지를 사용한 3개의 fully-connected 레이어의 특징점이 연결되면 결과 이미지의 특징점의 차원은 4096 + 4096 + 1000이 된다. 그러나 여러 ConvNet 레이어에서 추출 된 특징점은 동일한 ConvNet에서 추출되므로 특징점이 중복되거나 노이즈를 갖는다. 따라서 세 번째 단계로 PCA (Principal Component Analysis)를 사용하여 교육 단계 전에 주요 특징점을 선택한다. 뚜렷한 특징이 얻어지면, 분류기는 이미지를 보다 정확하게 분류 할 수 있고, 전이 학습의 성능을 향상시킬 수 있다. 제안된 방법을 평가하기 위해 특징점 선택 및 차원축소를 위해 PCA를 사용하여 여러 ConvNet 레이어의 특징점과 단일 ConvNet 레이어의 특징점을 비교하고 3개의 표준 데이터 (Caltech-256, VOC07 및 SUN397)로 실험을 수행했다. 실험결과 제안된 방법은 Caltech-256 데이터의 FC7 레이어로 73.9 %의 정확도를 얻었을 때와 비교하여 75.6 %의 정확도를 보였고 VOC07 데이터의 FC8 레이어로 얻은 69.2 %의 정확도와 비교하여 73.1 %의 정확도를 보였으며 SUN397 데이터의 FC7 레이어로 48.7%의 정확도를 얻었을 때와 비교하여 52.2%의 정확도를 보였다. 본 논문에 제안된 방법은 Caltech-256, VOC07 및 SUN397 데이터에서 각각 기존에 제안된 방법과 비교하여 2.8 %, 2.1 % 및 3.1 %의 성능 향상을 보였다.